Biomercatori: il primo dispositivo per smartphone che rivela le malattie infettive

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Un team di ricercatori, guidati da Samuel K. Sia, professore associato di ingegneria biomedica alla Columbia Engineering, ha sviluppato un accessorio per smartphone a basso costo, in grado di eseguire un test point-of-care che rileva contemporaneamente tre marcatori di malattie infettive, da una puntura dito di sangue in soli 15 minuti. Il dispositivo replica, per la prima volta, tutte le funzioni meccaniche, ottiche, ed elettroniche di un esame del sangue svolto in laboratorio. In particolare, si esegue un test di immunoassorbimento enzimatico (ELISA) senza richiedere energia immagazzinata: tutta la potenza necessaria è tratto dallo smartphone. Si esegue un test immunologico triplexed, test che non attualmente disponibile, in un unico formato di prova: anticorpi HIV, anticorpo specifico-treponemico per la sifilide, e l’anticorpo non treponemico per l’infezione da sifilide attiva.

L’innovativo accessorio di Sia, è un piccolo dispositivo che si collega facilmente ad uno smartphone o un computer, è stato recentemente testato da operatori sanitari in Ruanda che hanno analizzato il sangue ottenuto tramite una puntura dito da 96 pazienti che hanno partecipato al test di prevenzione per la trasmissione di malattie infettive genetiche da madre a figlio, come volontari. Il lavoro è stato pubblicato 4 febbraio in Science Translational Medicine. Sia ha collaborato con ricercatori provenienti da Mailman School of Public Health della Columbia, con l’Istituto di Malattie prevenzione e il controllo di HIV, il Centro di Biomedicina di Ruanda, Dipartimento di Patologia e Biologia Cellulare, Columbia University Medical Center; Centri per il Controllo delle Malattie e la Prevenzione – laboratorio di riferimento e Branch Research, Atlanta, e diagnostica OPKO.

“Il nostro lavoro mostra che un test immunologico di laboratorio di qualità può essere eseguito su un accessorio smartphone. Unendo le conoscenze di microfluidica con i recenti progressi nel campo dell’elettronica di consumo ha reso possibile certe diagnostiche di laboratorio accessibili a qualsiasi persona grazie all’impiego degli smartphone. Questo tipo di funzionalità è in grado di trasformare il modo i servizi sanitari sono forniti di tutto il mondo.”

La squadra di Sia voleva costruire sul loro precedente lavoro in miniaturizzazione hardware di diagnostica per la diagnosi rapida point-of-care di HIV, la sifilide e altre malattie sessualmente trasmissibili.

“Sappiamo che la diagnosi precoce e il trattamento in donne incinte possono ridurre notevolmente le conseguenze negative per le madri ei loro bambini.”

Hanno sviluppato il dispositivo per essere piccolo e leggero da poter entrare in una mano, e di che fosse capace di eseguire analisi sulle cassette di plastica usa e getta con i reagenti precaricati, dove zone malattie specifiche fornite obiettivo read-out, molto simile a un saggio ELISA. Sia stima che il device avrà un costo di produzione di 34 $, molto meno dei 18.450 $ richiesti da una tipica apparecchiatura ELISA.

Il team ha introdotto due innovazioni principali per il dongle per ottenere bassi consumi, un must in luoghi che non hanno sempre l’elettricità 24/7. Hanno eliminato la pompa elettrica che consumano molta energia utilizzando un “one-push vuoto”, in cui un utente attiva meccanicamente una camera a pressione negativa per spostare una sequenza di reagenti pre-memorizzati su una cassetta. Il processo è durevole, richiede poca formazione degli utenti, e non ha bisogno di manutenzione o di produzione supplementare. La squadra di Sia è stata in grado di attuare una seconda innovazione per rimuovere la necessità di una batteria, utilizzando il jack audio per potenza di trasmissione e per la trasmissione dei dati. E, poiché i jack audio sono standardizzati tra gli smartphone, il dongle può essere collegato a qualsiasi dispositivo intelligente compatibile (compresi iPhone e telefoni Android) in modo plug-and-play.

Durante il test sul campo in Ruanda, gli operatori sanitari sono stati dati 30 minuti di formazione, che comprendeva una interfaccia user-friendly per aiutare l’utente attraverso ogni prova, passo-passo le indicazioni pittoriche, built-in timer per avvisare l’utente di prossima passaggi, e le registrazioni dei risultati dei test per la revisione successiva. La grande maggioranza dei pazienti (97%) ha dichiarato di voler raccomandare il dongle a causa del suo tempo di turn-around veloce, capacità di offrire risultati più malattie, e la semplicità della procedura.

“Il nostro dongle presenta nuove funzionalità per una vasta gamma di utenti, dai fornitori di assistenza sanitaria per i consumatori. Aumentando il rilevamento di infezioni sifilide, potremmo essere in grado di ridurre i decessi per 10 volte. E per lo screening su larga scala dove l’alta sensibilità del dongle con pochi falsi negativi è critica, potremmo essere in grado di scalare fino test HIV nella comunità livello con la terapia antiretrovirale immediato che potrebbe quasi fermare la trasmissione di HIV e l’eliminazione approccio di questa malattia devastante. “

Lo studio è stato finanziato dalle organizzazioni Saving Lives at Birth transition grant (USAID, Gates Foundation, Governo di Norvegia, Grand Challenges Canada, e la Banca Mondiale) e Wallace H. Coulter Foundation.

“Siamo davvero entusiasti i prossimi passi nel portare questo prodotto sul mercato nei paesi in via di sviluppo. E siamo altrettanto entusiasti di esplorare come questa tecnologia possa beneficio dei pazienti e dei consumatori a casa.”

3 pensieri su “Biomercatori: il primo dispositivo per smartphone che rivela le malattie infettive

    1. Si il metodo ELISA è lo stesso utilizzato per l’Ebola. ELISA (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assey) è una tecnica di tipo immunochimico utilizzata in biochimica. In sostanza si utilizza un anticorpo a cui viene legato un enzima, i quali vengono fatti reagire per produrre un prodotto colorato. Tramite essa è possibile rilevare la presenza di una particolare sostanza che può essere un antigene corrispondente ad un patogeno, come nel caso dell’HIV. Spero di essere stato il più chiaro possibile.

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